Otak kita terhubung untuk mengisi celah persepsi dalam apa yang kita lihat, apakah itu singa yang bersembunyi di pohon atau bentuk yang tersembunyi dalam ilusi optik – tetapi bagaimana cara kerja kabel itu? Ahli saraf memusatkan perhatian pada bagaimana jenis sel otak khusus membantu kita melihat hal -hal yang sebenarnya tidak ada di sana.
Para peneliti dari Institut Allen untuk Ilmu Otak Seattle dan University of California di Berkeley melacak peran yang dimainkan oleh sel, yang dikenal sebagai IC-Encoder Neuron, dalam sebuah penelitian yang diterbitkan hari ini oleh jurnal Nature Neuroscience.
“Tujuan dari proyek ini adalah untuk memahami dasar saraf penyelesaian pola, atau mengisi ketika Anda dibagikan data yang tidak masuk akal atau hilang dalam visi Anda,” kata penulis studi senior Hillel Adesnik, seorang ahli saraf di Berkeley.
Penelitian semacam itu dapat membantu para ilmuwan memahami bagaimana otak kita menciptakan gambaran lengkap tentang dunia di sekitar kita dari data yang disediakan oleh indera kita. Pada akhirnya juga bisa mengungkapkan bagaimana halusinasi muncul, atau menunjukkan cara ke sistem visi komputer yang lebih baik.
Para peneliti di balik studi yang baru diterbitkan melakukan percobaan mereka menggunakan tikus. Mereka menunjukkan kepada tikus serangkaian diagram-beberapa di antaranya menggunakan lingkaran seperti Pacman untuk membuat bilah hitam ilusi, dan yang lainnya di mana bar diuraikan secara eksplisit.
Tim OpenScope Brain Observatory Allen Institute mencatat bagaimana otak tikus menanggapi diagram yang berbeda, milidetik oleh milidetik, dan kemudian mengirimkan data ke tim Berkeley.
“Observatorium memberikan akses ke apa yang sedang terjadi selama ilusi di seluruh otak,” Jerome Lecoq, seorang peneliti rekanan di Allen Institute, mengatakan kepada Geekwire dalam email. “Ini memungkinkan percobaan di Berkeley di lab Hillel Adesnik untuk menyelam lebih dalam ke mekanika lokal yang menerapkan ilusi -ilusi itu.”
Para peneliti Berkeley mengidentifikasi serangkaian neuron kecil yang menanggapi diagram dengan ilusi, tetapi tidak pada diagram dengan batang yang diuraikan. Mereka juga menggunakan teknik berbasis laser yang dikenal sebagai pencitraan kalsium dua-foton dan optogenetik holografik untuk melacak aliran aktivitas antara encoder IC-yaitu, enkoder kontur ilusi-dan daerah lain dari korteks visual.
Set percobaan terakhir menambahkan satu putaran lagi: para peneliti menunjukkan tikus layar abu-abu kosong, tetapi mengaktifkan neuron encoder IC-encoder saat mereka melakukannya. Kemudian mereka menyaksikan aktivitas di neuron lain di korteks visual.
“Ketika kami melihat neuron hilir itu, pola aktivitas mereka terlihat lebih mirip dengan ketika ada kontur ilusi yang sebenarnya di layar daripada ketika tidak ada apa -apa. Jadi kami semacam menghasilkan halusinasi terkontrol ini,” kata Adesnik. “Kita tidak bisa mengatakan bahwa itu benar -benar berhasil mencapai tingkat persepsi tertinggi, dengan asumsi tikus memiliki persepsi. … Tapi kita bisa mengatakan bahwa pada tingkat saraf, kita bisa melihat penyelesaian pola saraf.”
Berdasarkan analisis data mereka, para peneliti menyimpulkan bahwa neuron encoder IC membantu mengelola proses mengisi kesenjangan dalam persepsi visual.
“Representasi ilusi muncul di area visual yang lebih tinggi terlebih dahulu, dan kemudian diumpankan kembali ke korteks visual utama; dan ketika informasi itu diumpankan kembali, diterima oleh ecoders IC di korteks visual utama,” rekan penulis studi utama Hyeyoung Shin, yang pergi dari Berkeley ke Seoul National University pada tahun 2023, mengatakan dalam rilis berita.
Adesnik mengatakan eksperimen di masa depan dapat membahas setidaknya beberapa dari banyak pertanyaan yang diajukan oleh studi yang baru diterbitkan. “Jika Anda benar -benar ingin mengukur apa yang dialami tikus secara perseptual, Anda harus melatih mereka untuk melakukannya. Dan orang -orang telah melakukan ini pada semua jenis spesies – tikus, monyet, anjing, kucing,” katanya. “Jadi kita bisa melakukan itu.”
Wawasan dari penelitian semacam itu pada akhirnya dapat diterapkan pada kondisi manusia.
“Pada penyakit tertentu Anda memiliki pola aktivitas yang muncul di otak Anda yang abnormal, dan dalam skizofrenia ini terkait dengan representasi objek yang muncul secara acak,” kata Lecoq. “Jika Anda tidak mengerti bagaimana benda -benda itu terbentuk dan satu set sel kolektif bekerja bersama untuk membuat representasi itu muncul, Anda tidak akan dapat mengobatinya; jadi memahami sel mana dan di mana lapisan aktivitas ini terjadi sangat membantu.”
Lecoq mengatakan peran Allen Institute dalam penelitian ini konsisten dengan visi yang memunculkan OpenScope Brain Observatory pada tahun 2018.
“Analogi observatorium astronomi di sini adalah observatorium yang melakukan survei langit, sementara lab fokus pada konstelasi lokal yang relevan untuk mengurai apa yang sedang terjadi,” katanya.
“Ini adalah bagaimana kita melihat observatorium otak kita di masa depan: kita akan memberikan rekaman perilaku spesifik dan penting di seluruh otak, yang ditentukan oleh satu atau lebih laboratorium. Kemudian laboratorium tersebut dapat menganalisis kumpulan data tersebut dan kadang-kadang melakukan eksperimen pelengkap untuk mengungkap mekanisme komputasi spesifik di otak,” kata Lecoq. “Saya mengantisipasi lebih banyak penelitian dalam ilmu saraf akan dilakukan dengan cara ini di masa depan.”
Sebelumnya: Tim OpenScope membangkitkan brainstorm
Selain Shin, Adesnik dan Lecoq, penulis Studi Nature Neuroscience, berjudul “Penyelesaian Pola Berulang Mendorong Representasi Neokortikal Inferensi Sensorik,” termasuk Mora Ogando, Lamiae Abdeladim, Jagadisan Udah, Severine Durand, Ben Hardcasle, Hannah, Hannah, Hannah, Hannah Hannah, Hannah, Hannah Hannah, Hannah Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Ben Hannah, Bendeladi, Hannah, Hannah, Hannah, Bendeladi, Wilkes, Katrina Nguyen, Lucas Suarez, Tye Johnson, Warren Han, Ben Ouellette, Conor Grasso, Jackie Swapp, Vivian HA, Ahrial Young, Shiella Caldejon, Ali Williford, Peter Groblewski, Shawn Olsen dan Carly Kiselyczny.
Kredit untuk Kanizsa Triangle Graphic: Fibonacci, CC BY-SA 3.0, melalui Wikimedia Commons.
